金屬材料的斷裂韌性李慕姚

金屬材料的斷裂韌性李慕姚小結(jié)一、應(yīng)力場強度因子1.裂紋體的三種斷裂模式2.裂紋尖端應(yīng)力場

3.應(yīng)力場強度因子KI的物理意義二、斷裂韌性的影響因素1.雜質(zhì)2.晶粒尺寸3.組織結(jié)構(gòu)4.熱處理三、裂紋尖端塑性區(qū)及其修正1.裂紋尖端塑性區(qū)大小2.應(yīng)力松弛對塑性區(qū)的影響3.線彈性理論公式的修正張開型－I型正應(yīng)力垂直于裂紋面擴展方向與正應(yīng)力垂直壓力容器一、應(yīng)力場強度因子1、裂紋體的三種斷裂模式（1）張開型－I型（2）滑開型－II型（3）撕開型－III型滑開型－II型切應(yīng)力平行于裂紋面擴展方向與切應(yīng)力平行撕開型－III型切應(yīng)力平行于裂紋前緣擴展方向與切應(yīng)力垂直I型裂紋最危險：缺口根部為三向應(yīng)力狀態(tài)2、裂紋尖端應(yīng)力場應(yīng)力場強度因子Y－裂紋形狀因子用線彈性斷裂力學(xué)分析3、應(yīng)力場強度因子KI的物理意義

KI是衡量裂紋頂端應(yīng)力場強烈程度的參量，決定于應(yīng)力水平、裂紋尺寸和形狀，是各因素在裂紋頂端產(chǎn)生效果的綜合體現(xiàn) KIC－斷裂韌性：裂紋失穩(wěn)擴展的臨界狀態(tài)所對應(yīng)的應(yīng)力場強度因子，表示對裂紋擴展的阻力，是材料本身固有的性能

KC：平面應(yīng)力狀態(tài)斷裂韌性KIC：平面應(yīng)變狀態(tài)斷裂韌性

斷裂判據(jù)：KI≥KICKI和KIC的區(qū)別：

KI：裂紋前端應(yīng)力場強度的度量KIC：材料阻止宏觀裂紋失穩(wěn)擴展能力的度量與裂紋大小、形狀和外加應(yīng)力有關(guān)與裂紋大小、形狀和外加應(yīng)力無關(guān)與材料成分、熱處理工藝等有關(guān)，是材料特性參數(shù)（1）含中心穿透裂紋的有限寬板

（2）緊湊拉伸試樣（3）單邊裂紋彎曲試樣（4）體內(nèi)橢圓裂紋（5）表面半橢圓裂紋二、斷裂韌性的影響因素影響因素具體影響原理雜質(zhì)和第二相夾雜物數(shù)量↓KIC↑1.d－夾雜物間距d↑KIC↑2.雜質(zhì)晶界偏聚：晶界結(jié)合力↓KIC↓

晶粒尺寸晶粒尺寸↓KIC↑晶粒尺寸↓，晶界面積↑1裂紋擴展阻力↑KIC↑2單位面積雜質(zhì)含量↓KIC↑組織結(jié)構(gòu)應(yīng)力誘發(fā)相變鋼>奧氏體>板條馬氏體>針狀馬氏體第二相特殊熱處理超高溫淬火，亞臨界區(qū)淬火，壓力加工和熱處理提高KIC細化晶粒外部因素影響因素具體影響溫度溫度↓KIC↓應(yīng)變速率應(yīng)變速率↓KIC↓有絕熱效應(yīng)

三、裂紋尖端塑性區(qū)及其修正彈性應(yīng)力場計算存在的問題：r→0時，σx、σy、τxy→∞線彈性力學(xué)不適用實際情況：應(yīng)力超過屈服強度后，材料產(chǎn)生塑性變形公式修正：塑性區(qū)很小時，修正后線彈性力學(xué)仍有效1、裂紋尖端塑性區(qū)大小平面應(yīng)變狀態(tài)θ=0時平面應(yīng)力狀態(tài)θ=0時表面塑性區(qū)大，平面應(yīng)力狀態(tài)中心塑性區(qū)小，平面應(yīng)變狀態(tài)米賽斯屈服判據(jù)2、應(yīng)力松弛對塑性區(qū)的影響應(yīng)力松弛效應(yīng)：

σy達到σys以后，把高出的應(yīng)力部分傳遞給r>r0的區(qū)域，使r0前方區(qū)域發(fā)生屈服應(yīng)力松弛結(jié)果：屈服區(qū)域從r0擴大到R能量分析：ABD等于BEHG平面應(yīng)力狀態(tài)平面應(yīng)變狀態(tài)應(yīng)力松弛使得塑性區(qū)擴大1倍3、線彈性理論公式的修正修正方法：有效裂紋長度修正思路：塑性區(qū)松弛彈性應(yīng)力的作用等同于裂紋長度增加后松弛彈性應(yīng)力的作用有效裂紋長度平面應(yīng)力狀態(tài)平面應(yīng)變狀態(tài)應(yīng)力場強度因子有效裂紋與真實裂紋塑性區(qū)之外（r≥R）的應(yīng)力場分布相同不同裂紋的求解公式

能量判據(jù)

彈塑性條件下斷裂韌度

KIC測試法Thanks人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能